摘(zhāi)要(yào):浮(fú)選是洗煤(méi)廠生(shēng)産的關鍵(jiàn)環節，浮選(xuǎn)效果的好壞直接關(guān)系到精煤産率。爲了解決浮選(xuǎn)過程中入(rù)料煤(méi)泥水(shuǐ)流量難以(yǐ)實時監測影響(xiǎng)浮選(xuǎn)自動加藥系統正常運行的問(wèn)題，并針(zhēn)對一些選(xuǎn)煤(méi)廠管(guǎn)路老(lǎo)舊、管徑較(jiào)大難以(yǐ)改(gǎi)造、結合性(xìng)價比等因(yīn)素，選用智能(néng)型插入電(diàn)磁流量(liàng)計 進行入料煤(méi)泥水(shuǐ)流量(liàng)的測量，測量(liàng)精(jīng)度能達到(dào)要求，爲(wèi)浮(fú)選自動加藥系統的正常運行(háng)提供準确數據。
　　 電(diàn)磁流量計 是(shì)一種測(cè)量(liàng)精度(dù)高、應用(yòng)範(fàn)圍廣(guǎng)的流量(liàng)儀表，随(suí)着現代化工業(yè)的不斷發(fā)展，傳統的管段式(shì)電(diàn)磁流(liú)量計(jì)在浮(fú)選煤(méi)泥(ní)水工業(yè)現場進行流量(liàng)測量(liàng)時出現了(le)一些應用(yòng)瓶頸(jǐng)，主要(yào)有以下兩(liǎng)點：
（1）傳統(tǒng)的管段(duàn)式電(diàn)磁(cí)流(liú)量計(jì)雖然精(jīng)度很高(gāo)，但其(qí)制造成本也高，在(zài)浮選煤泥水大直徑管(guǎn)道流(liú)量測量現(xiàn)場不需要這麽(me)高的精度，而且浮選(xuǎn)煤(méi)泥水管道一般(bān)直(zhí)徑都比較大,其制造(zào)成本将會(huì)更高(gāo)。
（2）傳統(tǒng)的管段式(shì)電磁流量(liàng)計與(yǔ)管道爲法蘭連接，一(yī)些選煤廠(chǎng)浮選煤(méi)泥水管(guǎn)道較老舊，安裝(zhuāng)時需(xū)要截斷管(guǎn)道焊接法蘭，這一過程可能會(huì)對管(guǎn)道造(zào)成較大損傷，而且(qiě)傳(chuán)統的(de)管段(duàn)式電(diàn)磁流量(liàng)計(jì)隻能(néng)在管道(dào)内沒有(yǒu)流(liú)體(tǐ)時才(cái)能安(ān)裝、拆卸儀表(biǎo)，這将會影響精煤(méi)生産，也(yě)勢必會(huì)提高(gāo)檢修費用。插入式電磁流(liú)量計(jì)是從傳統的管段式(shì)電磁流量計(jì)演變過來的(de)，其(qí)設(shè)計原(yuán)理(lǐ)相同，但由于(yú)其傳感(gǎn)器結構的特(tè)點(diǎn)使它在(zài)大直徑(jìng)管道流量測(cè)量時有明(míng)顯(xiǎn)的優(yōu)點，制造(zào)成本低，其密封(fēng)結構可已(yǐ)實現不停(tíng)水在線安(ān)裝，現場安(ān)裝時無須截斷管道(dào)，易于拆卸維(wéi)修，對測量較(jiào)粗管(guǎn)道的入(rù)料煤泥(ní)水流量有很大(dà)的優勢。
1浮選自動加(jiā)藥(yào)系統原(yuán)理
　　浮選(xuǎn)是(shì)選煤(méi)廠生産過程中(zhōng)的一個重要環節，在整(zhěng)個生産(chǎn)過程中扮(bàn)演(yǎn)着(zhe)重要角色。根據(jù)公式g（試(shì)劑(jì)加藥(yào)量）=k（加藥系數）×m(幹(gàn)煤泥質量(liàng))和m(幹(gàn)煤泥(ní)質(zhì)量）=l(煤(méi)泥(ní)水流量)×c(煤(méi)泥水(shuǐ)濃度(dù))可(kě)知，若要(yào)獲得浮選中精(jīng)密(mì)藥(yào)劑泵的加(jiā)藥量(liàng)首先要得到煤泥水中幹(gàn)煤泥質(zhì)量，所以(yǐ)要測(cè)定各個管道中煤泥水流(liú)量和煤泥(ní)水濃度。通過對選煤(méi)廠的(de)煤種和所選用的(de)藥劑進行分(fèn)析，爲了保(bǎo)障品(pǐn)質和回收率，由中煤(méi)科工(gōng)集團唐山研究院研(yán)發的浮選自動加藥系統(tǒng)根據對入料煤泥水濃度和流(liú)量的監(jiān)測，計算(suàn)出實時幹煤泥(ní)質(zhì)量，然後計算(suàn)出藥劑用(yòng)量并(bìng)由精密藥劑泵(bèng)加藥。
　　系統在電腦端(duān)實時顯示(shì)工(gōng)藝各種(zhǒng)參數(shù)，直觀地顯示監(jiān)測的各個參數和自動加藥系(xì)統的(de)運行(háng)情況。該系(xì)統還可以(yǐ)生成(chéng)生産信息曆史(shǐ)曲線(xiàn)，通過(guò)查詢(xún)生(shēng)産數據(jù)，方便(biàn)生産技術(shù)人員進行(háng)分析(xī)研究(jiū)微調(diào)加藥(yào)系數k，使(shǐ)生(shēng)産效率達(dá)到(dào)更高。
2插(chā)入式電磁(cí)流量(liàng)計的設(shè)計原理(lǐ)
　　插入(rù)式電磁流(liú)量計(jì)的工(gōng)作原(yuán)理是(shì)基(jī)于(yú)法拉第電磁感應定(dìng)律(圖1)，其可以測(cè)量管道内導電(diàn)性液體的(de)體積流量。流量(liàng)計有(yǒu)一個(gè)用絕緣材料制成的護套(tào)，内裝有線圈、鐵芯和磁轭(è)，護套(tào)的側(cè)面(miàn)裝有兩隻電極。勵磁線(xiàn)圈由三值方波(bō)勵磁脈沖勵(lì)時(shí)，将産生一磁通密度(dù)爲b的工作磁場(chǎng)。當導電流(liú)體(tǐ)以流速v通過(guò)裝有一對(duì)間距爲l的測量(liàng)電極(jí)且内徑爲d的管道時(shí)，這對電極将會産生同時(shí)垂直于磁場方(fāng)向和液體(tǐ)流動(dòng)方向的感應電動勢(shì)e。感(gǎn)應出的(de)電動(dòng)勢e正比于(yú)磁通密(mì)度b與平均流(liú)速v的(de)乘積(jī)：e=blv。電動(dòng)勢e(流量信(xìn)号)由(yóu)電(diàn)極檢出(chū)并通過屏蔽電(diàn)纜送(sòng)到轉換器(qì)内參(cān)與(yǔ)運算得(dé)出管道(dào)内(nèi)的實(shí)際流(liú)速v，再(zài)根據(jù)，即可求(qiú)出實際(jì)體積(jī)流量。
 
3插入式電磁(cí)流(liú)量計硬件電路分(fèn)析
　　整(zhěng)個硬件(jiàn)電路（圖(tú)2）包括電源(yuán)部分(fèn)、勵磁電(diàn)路(lù)部分(fèn)、信号(hào)放大(dà)采集(jí)處(chù)理部分及輸(shū)入輸出(chū)顯(xiǎn)示部(bù)分。其中(zhōng)影響流(liú)量計測量(liàng)精度的主(zhǔ)要是勵磁(cí)電路部(bù)分和信(xìn)号放(fàng)大采集處(chù)理部分。
 
　　勵(lì)磁電路采用低頻三(sān)值矩形波勵磁(cí)（圖3），這(zhè)種勵(lì)磁方(fāng)式既可(kě)以大幅(fú)減小(xiǎo)由直(zhí)流勵(lì)磁時産(chǎn)生的電(diàn)極極化效應，也(yě)可以(yǐ)克服(fú)正弦(xián)波勵磁産生的(de)正交幹擾的影響，同(tóng)時，低頻三(sān)值矩形波(bō)勵磁(cí)比低頻(pín)矩形波(bō)勵磁(cí)有更低的(de)勵磁(cí)功率，而且(qiě)還(hái)可以(yǐ)在零值(zhí)勵磁時進行零點自動補(bǔ)償，穩(wěn)定流量(liàng)計的零(líng)點。
 
　　雖(suī)然(rán)插入式(shì)電(diàn)磁流量計采(cǎi)用低頻三值(zhí)矩(jǔ)形波勵磁時它(tā)的極化現象和(hé)正交(jiāo)幹擾較弱(ruò)，但(dàn)也(yě)不能從根(gēn)本上完全消除(chú)，再加(jiā)上感(gǎn)應電動勢在(zài)信号線傳輸過程中信(xìn)号線(xiàn)也(yě)會在空(kōng)間磁場的(de)作用(yòng)下産(chǎn)生幹擾信(xìn)号，所(suǒ)以實際測(cè)量得(dé)到(dào)的電壓(yā)信号是有用信号與(yǔ)各(gè)種幹擾信号的“組(zǔ)合”，它(tā)不僅(jǐn)包含流速(sù)信号也包(bāo)含各(gè)種幹擾信号。
　　插(chā)入式電(diàn)磁流量計兩(liǎng)個(gè)電極上實際測量(liàng)得到(dào)的電壓信(xìn)号可以用以下的信号模型來表示(shì)。即
 
　　微分(fèn)幹(gàn)擾和(hé)同相幹擾會随(suí)着磁場(chǎng)的(de)穩定(dìng)而快速消失；共(gòng)模幹(gàn)擾和串模(mó)幹擾(rǎo)會造(zào)成插入式電(diàn)磁流量(liàng)計零(líng)點漂移，傳(chuán)輸信(xìn)号線(xiàn)采用(yòng)屏蔽線，确保儀(yí)表接地良好可(kě)大幅(fú)度減弱其(qí)影響；電化學幹擾(rǎo)主(zhǔ)要是電極(jí)表面的極化現象會(huì)造(zào)成插入式電(diàn)磁流(liú)量計(jì)零點不穩，提高(gāo)勵磁頻率可以(yǐ)減小其影(yǐng)響。觀(guān)察管道(dào)流體流速在5m/s左右時感(gǎn)應信号（圖4），可以發(fā)現除去毛刺(cì)感應信号(hào)幅值(zhí)可達25mv,但其(qí)中有(yǒu)用信号的幅值(zhí)在0.5mv左(zuǒ)右，所以信号放大采集過(guò)程中要(yào)進(jìn)行濾波。參照勵磁方式，分析(xī)流速信(xìn)号電(diàn)壓的(de)基本(běn)特(tè)征(zhēng)，以下從信(xìn)号放大采集處(chù)理部分對流速(sù)信号能(néng)夠(gòu)有效地、針(zhēn)對(duì)性(xìng)地放(fàng)大、處理和(hé)濾除雜波進行分(fèn)析(xī)。
 
　　前置放大(dà)電路（圖5）采用(yòng)儀(yí)表放(fàng)大器進行(háng)放大，儀(yí)表放大器前(qián)端是(shì)rfi濾波(bō)器，濾(lǜ)除衰減大部分幹擾信(xìn)号，r1爲精密電(diàn)阻，确保放(fàng)大倍數穩(wěn)定。二(èr)極管(guǎn)d1、d2可以限制(zhì)輸入信号(hào)的大小，避(bì)免(miǎn)誤接線(xiàn)造成損壞。
 
　　ad8226是adi公(gōng)司一(yī)款(kuǎn)低(dī)成本(běn)、寬電源(yuán)電壓範圍儀(yí)表放大器(qì)，該儀(yí)表(biǎo)放大器(qì)具有超高輸入(rù)阻抗(kàng)、高共模抑制比、低噪(zào)聲(shēng)、低(dī)線性誤差、低輸出阻抗(kàng)的優點(diǎn)，查看芯(xīn)片手冊可(kě)以得到。信号(hào)放大電路（圖(tú)6）采(cǎi)用運算(suàn)放(fàng)大器tlc2262，tlc2262是ti公司雙(shuāng)路運算放(fàng)大器可以(yǐ)達到(dào)軌對(duì)軌輸(shū)出的(de)性能(néng)，電阻(zǔ)r2、r4爲精密電(diàn)阻，确(què)保放大(dà)倍數穩(wěn)定，r24和(hé)c31組成一個(gè)低通(tōng)濾(lǜ)波器。
 
注(zhù):實際放大25倍，共模抑制比(bǐ)爲20000倍(bèi)，液體電(diàn)導(dǎo)率≥25us/cm,，信(xìn)号内(nèi)阻(zǔ)一般小(xiǎo)于400kΩ;誤差小于0.05%;溫(wēn)漂小(xiǎo)于0.01。
　　由低通(tōng)濾波器進(jìn)行衰(shuāi)減并(bìng)濾除部分(fèn)雜波後的信号(hào)sign（圖7）經模拟開關(guān)進入(rù)精密adc進(jìn)行(háng)ad轉換(huàn)輸入單片(piàn)機。可以發(fā)現，此時的信号與勵(lì)磁波形已經十(shí)分相(xiàng)似，信号高(gāo)低處已經(jīng)十分平滑(huá)，可(kě)以進行ad轉換。
 
 
4插入式電磁流量計的測(cè)量精度
　　插(chā)入式電磁(cí)流量計适(shì)用于dn150～dn2000的(de)管(guǎn)道，其(qí)測量(liàng)精(jīng)度達到(dào)1.0級，圖8是此次應(yīng)用的插入式電(diàn)磁流量(liàng)計的檢(jiǎn)定記(jì)錄表，經檢定後各(gè)點(diǎn)誤差(chà)均在(zài)1%以内，隻要(yào)安裝條件(jiàn)符合規定，儀表的正(zhèng)确率是有(yǒu)保障(zhàng)的。
5結(jié)語(yǔ)
　　插(chā)入式(shì)電磁流(liú)量(liàng)計安(ān)裝簡(jiǎn)單、老舊管(guǎn)道改造方(fāng)便，應用在浮(fú)選(xuǎn)自動(dòng)加藥系統其測(cè)量(liàng)精(jīng)度能夠達(dá)到要求，爲浮選自動加(jiā)藥系統(tǒng)的正常運(yùn)行提(tí)供準确數據，有(yǒu)助(zhù)于生産技術(shù)人員(yuán)進行分析研究調整(zhěng)試劑(jì)加藥系(xì)數k，使經(jīng)浮選得到(dào)的精煤品(pǐn)質穩定、生(shēng)産效率提高(gāo)并能添加浮選藥(yào)劑、節(jiē)省(shěng)藥劑，同(tóng)時，也能降低工(gōng)作(zuò)的複雜程度(dù)，節省勞動力。

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